[發(fā)明專利]一種基于粒子群算法的輸電線路機(jī)械除冰次序優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610922967.4
• 申請日: 2016-10-29
• 公開（公告）號: CN106571610B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝云云;黃琳雁;唐銳;宋雯雯;宋坤隆;石屹嶺;張成;卜京;殷明慧;姚娟;鄒云;蔡晨曉;張俊芳
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: H02G7/16
• 分類號: H02G7/16;H02G1/02
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心32203
• 代理人: 馬魯晉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬電力系統(tǒng)防災(zāi)減災(zāi)及安全防御，特別是一種基于粒子群算法的輸電線路機(jī)械除冰次序優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

輸電線路除冰技術(shù)將是輸電線路覆冰災(zāi)害防御的重要手段。隨著機(jī)器人除冰技術(shù)的發(fā)展，在已有的除冰方法中，機(jī)械除冰方法是最具有大規(guī)模應(yīng)用潛力的方法之一。而機(jī)械除冰是分檔距進(jìn)行除冰，如果不考慮除冰策略，可能在除冰過程中引起負(fù)效應(yīng)。在除冰過程中，即使輸電線路覆冰不是很嚴(yán)重，桿塔兩側(cè)不平衡力也可能會引起桿塔受力超過其極限。因此，為了保證機(jī)械除冰方法的有效應(yīng)用，需要對機(jī)械除冰方法的除冰次序進(jìn)行優(yōu)化。求解最優(yōu)除冰次序是解決除冰安全的關(guān)鍵內(nèi)容，卻并非易事。

專利號為201310418516.3和201310418811.9的中國專利分別公開了一種基于輸電線路滑輪輾壓鏟刮的除冰方法和基于輸電線路線纜除冰機(jī)器人的除冰方法，這兩個專利提出了調(diào)整輸電線路除冰次序的方法來解決輸電線路除冰負(fù)效應(yīng)。除每一檔的冰都要先計算剩余檔間電線應(yīng)力，先除水平應(yīng)力相對大的，從而降低除冰過程中桿塔遇到的最大水平張力。不足之處在于以下三點：1、每次除冰都是先除檔間水平張力最大的，在一定程度上能減小除冰不平衡力，但由于沒有全面考慮在整個除冰過程中各個桿塔的最大不平衡張力，所以并不能最大程度上減小除冰不平衡力。2、手工循環(huán)計算，每次除冰后都要計算一次，并用冒泡法選擇一次，當(dāng)檔距較大時，這種尋優(yōu)方法不夠智能。3、不考慮除冰路徑，當(dāng)輸電線路檔數(shù)n較大、按除檔間水平張力最大進(jìn)行除冰操作時，可能出現(xiàn)多次來回除冰，操作繁瑣，實施困難。

由上可知，現(xiàn)有的輸電線路機(jī)械除冰方法一般不考慮除冰次序，由于除冰次序的隨意設(shè)定，在除冰過程中桿塔承受不平衡力可能出現(xiàn)不降反升的現(xiàn)象，即機(jī)械除冰的負(fù)效應(yīng)現(xiàn)象。而在嚴(yán)重的情況下，桿塔不平衡力可能超出設(shè)計強(qiáng)度，危害桿塔安全。因此，解決除冰負(fù)效應(yīng)問題的關(guān)鍵在于調(diào)整輸電線路除冰次序，手工調(diào)整除冰次序工作量大，過程繁瑣，而眾多智能優(yōu)化算法發(fā)展至今，已廣泛運用于各個領(lǐng)域，其中，粒子群算法對組合優(yōu)化問題的求解性能良好，效果明顯，但至今尚未將其應(yīng)用于輸電線路除冰，解決輸電線路除冰負(fù)效應(yīng)問題和路徑優(yōu)化問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決目前輸電線路機(jī)械除冰不考慮除冰次序時面臨的桿塔或?qū)Ь€所受不平衡力超過安全閾值的問題。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于粒子群算法的輸電線路機(jī)械除冰次序優(yōu)化方法，包括如下步驟：

步驟1：讀入覆冰厚度信息和架空線路靜態(tài)信息，覆冰厚度信息即連續(xù)檔各檔的覆冰厚度，線路靜態(tài)信息包括：各檔檔距、高差、絕緣子串長度及各絕緣子串偏移量、電線型號等參數(shù)；

步驟2：隨機(jī)初始化M個初始除冰次序組合，作為算法的初始種群；

步驟3：計算除冰次序組合的不平衡力，若不平衡力不在安全范圍內(nèi)，則重新生成粒子(除冰次序組合)，直到不平衡力在安全范圍內(nèi)；

步驟4：根據(jù)建立的適應(yīng)度函數(shù)，計算除冰次序組合的適應(yīng)度；

步驟5：尋找適應(yīng)度最好的全局最優(yōu)粒子及粒子適應(yīng)度最好時的個體最優(yōu)，進(jìn)行迭代，得到新一代的粒子群；

步驟6：判斷是否到達(dá)迭代終止條件，如果到達(dá)，則輸出最優(yōu)除冰次序，否則轉(zhuǎn)步驟3；

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：采用本優(yōu)化方法，通過智能選擇決定除冰次序，能找到除冰過程中桿塔和導(dǎo)線所受不平衡力較為安全、除冰過程路徑最小的除冰次序，保證除冰中導(dǎo)線和桿塔的安全。本發(fā)明的方法應(yīng)用于連續(xù)檔輸電線路機(jī)械除冰中，優(yōu)化其除冰次序，以保證除冰過程中桿塔和導(dǎo)線面臨的不平衡力在安全范圍內(nèi)，除冰路徑最小，保證除冰安全、簡化除冰過程。

附圖說明

圖1是粒子群算法優(yōu)化線路機(jī)械除冰次序使用流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明采用粒子群算法對輸電線路機(jī)械除冰次序進(jìn)行優(yōu)化，提出了適合除冰次序優(yōu)化問題的粒子種群產(chǎn)生、不平衡力計算、適應(yīng)度函數(shù)建立、粒子群算法策略制定。該次序優(yōu)化方法以除冰時桿塔最大不平衡力百分比在安全范圍內(nèi)路徑最小為尋優(yōu)方向，因此，經(jīng)粒子群算法進(jìn)化若干代的輸電線路機(jī)械除冰次序優(yōu)化方法能夠找到更加優(yōu)化的除冰次序，從而解決除冰過程中桿塔和導(dǎo)線受力超過安全閾值的問題，保障除冰過程的安全。

本發(fā)明的一種基于粒子群算法的輸電線路機(jī)械除冰次序優(yōu)化方法，包括如下步驟：

步驟1、獲取覆冰厚度信息和架空線路靜態(tài)信息，覆冰厚度信息即連續(xù)檔各檔的覆冰厚度，架空線路靜態(tài)信息包括：各檔檔距、高差、絕緣子串長度及各絕緣子串偏移量、電線型號這些參數(shù)；